HATR協(xié)議簡(jiǎn)介

HART（HighwayAddressableRemoteTransducer）協(xié)議，即可尋址遠程傳感器高速通道的開(kāi)放通信協(xié)議，是美國 ROSEMOUNT 公司于 1985 年推出用于現場(chǎng)智能儀表和控制室設備之間的通信協(xié)議。HART 協(xié)議使用 ISO /OSI開(kāi)放系統互聯(lián)模式，采用其簡(jiǎn)化3層模型結構，即第1層物理層、第2層數據鏈路層和第7層應用層，其對應關(guān)系見(jiàn)表 1。

HART通信使用載波傳輸的方式（即采用數字信號對載波進(jìn)行調制后再實(shí)行傳輸）和半雙工的通信方式（即信息流可在 2 個(gè)方向上傳輸，但同時(shí)只允許 1 個(gè)方向的傳輸）。HART 通信采用基于Bell202 通信標準的 FSK 頻移鍵控信號，在低頻的4~20 mA 模擬信號上疊加 1 個(gè)幅度為 0.5 mA 的高頻數字信號進(jìn)行雙向數字通訊［3］，2種信號共享硬件而不沖突。數據傳輸率為1.2 Mbps，由于FSK 信號的平均值為0，不影響傳送給控制系統模擬信號的大小，保證了與現有模擬系統的兼容性［4］。 在 HART 協(xié)議物理層中規定，通信傳輸速率為 1 200 波特，數字信號用2個(gè)頻率表示：1 200 Hz代表邏輯“1”，2 200 Hz代表邏輯“0”，如圖 1 所示。

2 HATR475手操器簡(jiǎn)介

HART475 手操器是羅斯蒙特 HART375 手操器的改良升級型號，它旨在與不同設備生產(chǎn)商的各 種 HART 和 現 總 線(xiàn) 設 備 協(xié) 同 運 作 。 通 過(guò) 由HART 通訊基金會(huì )和 Fieldbus Foundation 支持的電子設備描述語(yǔ)言(EDDL)技術(shù)，可實(shí)現設備互操作性，可以對設備進(jìn)行配置、維護或故障排除。手操器內存由 3 種組件構成。

（1）內部閃存：32 MB 非易失 RAM，儲存操作系統和系統軟件； 

（2）系統卡：帶有非易失閃存的 1 GB 或更大內部安全數字卡；

（3）RAM：32 MB，僅用于程序執行。連接 475手操器或系統卡，用戶(hù)可使用 3種類(lèi)型連接至簡(jiǎn)易升級程序：IrDA、藍牙、支持的讀卡器。

 

475手操器必須處于監聽(tīng) PC模式，以通過(guò) IrDA或藍牙通訊。開(kāi)啟 475 手操器，點(diǎn)擊主菜單，若在線(xiàn) HART設備與手操器已連接，則會(huì )自動(dòng)顯示 HART應用程序在線(xiàn)菜單；如果沒(méi)有連接設備，則幾秒鐘后顯示HART應用程序主菜單。當 475手操器與設備通訊時(shí)，窗口上方將顯示1個(gè)跳動(dòng)的 HART圖標。475手操器見(jiàn)圖 2，圖標及其含義見(jiàn)表 2。

 

 

 

3 手操器與現場(chǎng)智能儀表連接方式

3.1 連接到HART 設備

使用連接器將手操器與設備或負載電阻并聯(lián)，不具有極性敏感，HART回路中須至少有 250 Ω電阻［5］。手操器頂端有 3個(gè)端口，紅色是各自協(xié)議正極，黑色為 2個(gè)協(xié)議共享的公共端口。保護蓋可以確保任一時(shí)刻只有 1 對端口露出。同時(shí)有端口標記，指明端口對應相應的協(xié)議。見(jiàn)圖 3、4。

3.2 連接到現場(chǎng)總線(xiàn)設備

由于測量電路，通訊端口上的 475手操器現場(chǎng)總線(xiàn)連接器具有極性敏感。如果接線(xiàn)件連接錯誤，則會(huì )出現錯誤信息。

 

3.2.1 連接到現場(chǎng)總線(xiàn)設備接線(xiàn) 見(jiàn)圖 5、6。

4、HART475手操器在智能儀表中的操作和應用

某天然氣處理設施中，有羅斯蒙特智能溫度變送器 171個(gè)、壓力（差壓）變送器 155個(gè)、Fisher智能閥門(mén)定位器 136個(gè)，所以熟練掌握 475手操器對智能儀表的操作技能，在智能儀表的維護保養、故障檢查方面顯得尤為重要。

 

4.1 回路數據監控和故障排查

在儀表校驗或 DCS 系統顯示故障時(shí)，將手操器按照文中 3.1 的連接方式連接至現場(chǎng)儀表。開(kāi) 機，選擇OnlineOverview進(jìn)入界面。顯示PV值、AO電流輸出信號、LRV 量程下限值、URV 量程上限值。根據此 4 項數據判斷智能儀表的故障。儀表校驗時(shí)，可根據PV值和AO值計算儀表的精度。 

 

4.2 各智能變送器參數的調整

（1）零點(diǎn)標定：智能儀表使用過(guò)程中零點(diǎn)偶爾會(huì )發(fā)生漂移，用手操器可方便標定：Device setup→Detailed setup→Sensors→Pressure sensor/Temp sensor→Sensor service→Sensor Trim→Zero Trim。 

（2）量程調整：當變送器的量程過(guò)大不適用當前工藝流程時(shí)或當雙法蘭差壓液位變送器存在正負遷移時(shí)，就需要對其進(jìn)行量程的調整。475手操器操作修改上、下限值，點(diǎn)擊LRV數值 在彈出界面輸入修改值 點(diǎn)擊確認，按SEND。 

（3）修改位號和單位：新更換的變送器，位號和顯示單位跟現場(chǎng)實(shí)際不對應，此時(shí)需要對其進(jìn)行修改。Device setup→Basic setup→Tag→輸入位號點(diǎn)擊確認，按SEND，位號修改完成。Device setup→Basic setup→Unit，選 擇 單 位 點(diǎn) 擊 確 認 ，按SEND，單位修改完成。 

 

4.3 模擬仿真信號進(jìn)行回路測試

在智能儀表新投用或使用過(guò)程中 DCS顯示異常時(shí)，在確認儀表無(wú)故障情況下，可用 475 手操器模擬 4~20 mA 仿真信號給 DCS 系統，測試回路的工作狀態(tài)。 Device setup→Diagnostics And Service→Loop Test。輸入模擬信號 4 mA、8 mA、12 mA、16 mA、20 mA，與DCS畫(huà)面數據對比，測試狀態(tài)。 

 

4.4 對Fisher 智能閥門(mén)定位器的操作

在Fisher閥門(mén)檢修后，新安裝或生產(chǎn)過(guò)程中出現閥位偏差過(guò)大、反應遲鈍時(shí)，需要對閥門(mén)定位器進(jìn)行校驗和調試。此處重點(diǎn)介紹用 475 手操器的引導設置功能對 Fisher 智能閥門(mén)定位器的第 1 次校驗操作，具體操作如下：開(kāi)→HART→Online→

Configure→Guided Setup→Setup Wizard→提示 Instrument Mode 置于 Not in Service→ENTER→RealyType，選擇 A or C→ENTER→Instrument Family 選 擇 DVC6200 /DVC6000→ENTER→ 選 擇 Travel Control→ENTER→選擇壓力單位 PSI→ENTER→根據執行機構銘牌信息填寫(xiě) Max Supply Pressure值→ENTER→選擇定位器所安裝的執行機構制造

商→ENTER→選擇Actuator Model→ENTER→選擇Actuator Size→ENTER→選擇 Valve Closed，即控制信號為 4mA 時(shí)，定位器閥位反饋為 4 mA(0)；選擇Valve Open，即控制信號為 4 mA 時(shí)，定位器閥位反饋 為 20 mA(100%) →ENTER→ Yes→ENTER→Yes→ENTER→OK→SEND→ENTER→Yes→OK→ ABORT（因為還需根據閥門(mén)尺寸修改增益值）。Configure→Detailed Setup→Response Control→Tuning→Travel Tuning→Travel Tuning Set→選擇合適的增益值（下 10“、12“閥選擇 J，14”、16”閥選擇K，18”、20“閥選擇 L）→ENTER→Integral Enable→Disabled→返回 Configure→Calibrate→Travel Calibration→Auto Calibration→Yes→ENTER→ 進(jìn) 入 自動(dòng)校驗程序→校驗完→OK→Instrument Mode 置 于In Service→ENTER（完成整個(gè)校驗操作）。對于已校驗過(guò)的閥門(mén)定位器，再次進(jìn)行校驗，則為：開(kāi)機→HART→OnlineConfigure→Calibrate→Travel Calibration→Auto Calibration→InstrumentMode 置于 Not in Service→YesENTER→進(jìn)入自動(dòng)校驗程序→校驗完成→OK→Instrument Mode 置 于In Service→ENTER（完成）。

 

5 結束語(yǔ)

針對智能儀表的應用和維護，介紹了HART協(xié)議和基于 HART 協(xié)議 475 手操器，并詳細闡述了475手操器與設備的連接方式和475手操器在實(shí)際工作中的應用方法，可以使從事自動(dòng)化儀表行業(yè)的工作者更加熟悉和掌握 475 手操器在智能儀表中應用的方法，以便在智能儀表的維護工作中快速有效查找和解決故障。